2022/11/241

《自動檢測與轉換技術》

2022/11/221

《自動檢測與轉換技術》

2022/11/242第一章檢測技術的基本概念

在這一章里，卡卡給大家講一講測量的方法有哪些；測量誤差有哪些；如何克服誤差。卡卡還將與大家一起來學習如何讀懂傳感器的“特性參數表”。2022/11/222第一章檢測技術的基本概念在這一章里2022/11/243第一節測量的分類

1.什么是靜態測量和動態？

2022/11/223第一節測量的分類1.什么是靜態測量2022/11/244

對緩慢變化的對象進行測量亦屬于靜態測量。

最高、最低溫度計2022/11/224對緩慢變化的對象進行測2022/11/245

什么是動態

測量？

地震測量振動波形2022/11/225什么是動態

測量？地震測量2022/11/2462.什么是直接測量和間接測量？電子卡尺2022/11/2262.什么是直接測量和間接測量？電子卡尺2022/11/247間接測量

對多個被測量進行測量，經過計算求得被測量。

（阿基米德測量皇冠的比重）2022/11/227間接測量對多個2022/11/248什么是接觸式測量？2022/11/228什么是接觸式測量？2022/11/249非接觸式測量

例：雷達測速

利用紅外線輻射測量供電變壓器的表面溫度車載雷達測速2022/11/229非接觸式測量2022/11/2410什么是

在線

測量？

在流水線上，邊加工，邊檢驗，可提高產品的一致性和加工精度。2022/11/2210什么是

在線

測量？在流2022/11/2411離線測量

批量產品的質量“人工”離線測量2022/11/2211離線測量批量產品的質量“人工”離線第二節測量誤差及分類

絕對誤差：

Δ=Ax－Ａ0

某采購員分別在三家商店購買100kg大米、10kg蘋果、1kg巧克力，發現均缺少約0.5kg，但該采購員對賣巧克力的商店意見最大，是何原因？第二節測量誤差及分類絕對誤差：某采購相對誤差及精度等級

幾個重要公式：示值相對誤差滿度相對誤差（引用誤差）準確度（精度）相對誤差及精度等級幾個重要公式：示值相對誤差滿度相對誤差準例：用同一臺磅秤測量三個不同重量物體的示值相對誤差的比較，請得出結論！滿度相對誤差相等，示值相對誤差的差別很大例：用同一臺磅秤測量三個不同重量物體的示值相對誤差的比較，請2022/11/2415儀表的準確度等級和基本誤差

例：某指針式電壓表的準確度為2.5級，用它來測量電壓時可能產生的最大滿度相對誤差為2.5%。

某公司生產測量溫度的儀表，滿度誤差均在1.1~1.6％之間，該系列產品屬于哪一級溫度表？

某車間希望測量溫度的儀表滿度相對誤差控制在1.1~1.6％之間，應購買哪一級溫度表？2022/11/2215儀表的準確度等級和基本誤差2022/11/2416例：某指針式萬用表的面板如圖所示，問：用它來測量直流、交流（~）電壓時，可能產生的滿度相對誤差分別為多少？2022/11/2216例：某指針式萬用表的面板如圖所示，問2022/11/2417

例：用指針式萬用表的10V量程測量一只1.5V干電池的電壓，示值如圖所示，問：選擇該量程合理嗎？2022/11/2217例：用指針式萬用表的10V量程測2022/11/2418

用2.5V量程測量同一只1.5V干電池的電壓，與上圖比較，問示值相對誤差哪一個大？2022/11/2218用2.5V量程測量同一只1.1.已知被測電壓的準確值為220V，請觀察并計算圖1-4所示的電壓表上的準確度等級S、滿度值Am、最大絕對誤差Δm、示值Ax、與220V正確值的誤差Δ、示值相對誤差x以及引用誤差m。2.示值相對誤差有沒有可能小于引用誤差？在儀表絕對誤差不變的情況下，被測電壓降為22V，示值相對誤差x將變大了？還是變小了？算一算

1.已知被測電壓的準確值為220V，請觀察并計算圖1-4所卡卡算出來啦1.從圖1-4可知，準確度等級S＝5.0級，滿度值Am＝300V。最大絕對誤差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值Ax＝230V。用更高級別的檢驗儀表測得被測電壓（220V）與示值值的誤差Δ＝10V，示值相對誤差x＝4.3%。引用誤差m＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出廠時所標定的5.0%。2.若絕對誤差

仍為10V，當示值Ax為22V，示值相對誤差x＝（10/22）×100%=45%。與測量220V時相比，示值相對誤差大多啦！

卡卡算出來啦1.從圖1-4可知，準確度等級2022/11/2421誤差產生的因素：

1.粗大誤差

明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差，也叫過失誤差。粗大誤差主要是由于測量人員的粗心大意及電子測量儀器受到突然而強大的干擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數值大小而言，粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。當發現粗大誤差時，應予以剔除。

2022/11/2221誤差產生的因素：

1.粗大誤差2022/11/2422產生粗大誤差的一個例子

2022/11/2222產生粗大誤差的一個例子

在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值與被測量的真值之差，稱為系統誤差。凡誤差的數值固定或按一定規律變化者，均屬于系統誤差。系統誤差是有規律性的，因此可以通過實驗的方法或引入修正值的方法計算修正，也可以重新調整測量儀表的有關部件予以消除。

2.系統誤差：夏天擺鐘變慢的原因是什么？在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量3.隨機誤差

測量結果與在重復條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值之差稱為隨機誤差。也可以采用如下的表達：在同一條件下，多次測量同一被測量，有時會發現測量值時大時小，誤差的絕對值及正、負以不可預見的方式變化，該誤差稱為隨機誤差。

存在隨機誤差的測量結果中，雖然單個測量值誤差的出現是隨機的，既不能用實驗的方法消除，也不能修正，但是就誤差的整體而言，多數隨機誤差都服從正態分布規律。3.隨機誤差測量結果與在重復條件下2022/11/2425

隨機事件與隨機誤差有區別，并不一定符合正態分布規律。

彩票搖獎（無規律可循，不可預測）2022/11/2225隨機事件與隨機誤差有區別，并不一2022/11/2426隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值次數統計2022/11/2226隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值2022/11/2427隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值次數統計2022/11/2227隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值2022/11/24284.動態誤差

由心電圖儀放大器帶寬不夠引起的動態誤差

當被測量隨時間迅速變化時，系統的輸出量在時間上不能與被測量的變化精確吻合，這種誤差稱為動態誤差。

2022/11/22284.動態誤差由心電圖儀放大器2022/11/2429第三節傳感器及基本特性

一、傳感器的組成舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器

1-彈簧管2-電位器結合上述工作原理，能否將上圖方框圖中的內容具體化？2022/11/2229第三節傳感器及基本特性一、傳感2022/11/2430電位器式壓力傳感器原理框圖畫出的電位器式壓力傳感器原理框圖如圖所示。

畫一畫2022/11/2230電位器式壓力傳感器原理框圖畫出的電位2022/11/2431彈性敏感元件（彈簧管）

敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并轉換成與被測量有確定關系、更易于轉換的非電量。2022/11/2231彈性敏感元件（彈簧管）2022/11/2432彈簧管放大圖

當被測壓力p增大時，彈簧管撐直，通過齒條帶動齒輪轉動，從而帶動電位器的電刷產生角位移。2022/11/2232彈簧管放大圖當被測壓2022/11/2433壓力傳感器的外形及內部結構2022/11/2233壓力傳感器的外形及內部結構2022/11/2434被測量通過敏感元件轉換后，再經傳感元件轉換成電參量

在右圖中，電位器為傳感元件，它將角位移轉換為電參量——電阻的變化（ΔR）2022/11/2234被測量通過敏感元件轉換后，再經傳感元2022/11/2435

360度圓盤形電位器傳感器(測量角位移)

右圖所示的360度圓盤形電位器的中間焊片為滑動片，右邊焊片接地，左邊焊片接電源。

接地2022/11/2235360度圓盤形電位器傳感器(測量角2022/11/2436二、傳感器的基本特性傳感器的特性很多，卡卡簡單地給大家介紹幾種常用的特性，如：靈敏度、分辨力、分辨率、線性度、穩定性、EMC以及可靠性等。2022/11/2236二、傳感器的基本特性傳感器的特性很多2022/11/24371.靈敏度：

靈敏度是指傳感器在穩態下輸出變化值與輸入變化值之比，用K來表示：

2022/11/22371.靈敏度：靈敏度是指2022/11/2438作圖法求曲線上某一指定點的靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點傳感器特性曲線2022/11/2238作圖法求曲線上某一指定點的靈敏度過程2.分辨力：指傳感器能檢出被測信號的最小變化量。當被測量的變化小于分辨力時，傳感器對輸入量的變化無任何反應。對數字儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認為該表的最后一位所表示的數值就是它的分辨力。一般地說，分辨力的數值小于儀表的最大絕對誤差。右表的分辨力為多少？

2.分辨力：指傳感器能檢出被測信號的最小變化量。當被測量的變2022/11/24403.分辨率：將分辨力除以儀表的滿量程就是儀表的分辨率，分辨率常以百分比或幾分之一表示，是量綱為1的數。

右表的滿量程為199.9A，問：該表的分辨率為多少？

2022/11/22403.分辨率：將分辨力除以儀表的滿量程2022/11/2441

在圖1-11中，3位（最大顯示999）數字液位計面板表的示值是多少？滿量程是多少？分辨力是多少？分辨率又約為多少？

想一想2022/11/2241在圖1-11中，3位（最大顯2022/11/24424.線性關系：人們總是希望傳感器的輸入與輸出的關系成正比，即線性關系。這樣可使顯示儀表的刻度均勻，在整個測量范圍內具有相同的靈敏度。如果傳感器的輸入與輸出的關系為非線性關系，可以用計算機予以糾正。2022/11/22424.線性關系：人們總是希望傳感器的輸2022/11/2443傳感器輸入輸出的線性關系與

非線性關系的比較2022/11/2243傳感器輸入輸出的線性關系與

非線性關2022/11/24445.遲滯現象遲滯是指傳感器正向特性和反向特性的不一致程度，用計算機逐點測量得到的某傳感器遲滯特性示意圖如圖1-12所示。

遲滯會引起重復性、分辨力變差，或造成測量盲區，一般希望遲滯越小越好。2022/11/22445.遲滯現象遲滯是指傳感器正向特性和2022/11/24456.穩定性穩定性包括時間穩定度和環境影響量。一般以儀表的示值變化量與時間的長短之比來表示穩定度。例如，某儀表輸出電壓值在8h內的最大變化量為1.2mV，則表示為1.2mV/(8h)。環境影響量僅指由外界環境變化而引起的示值變化量。示值的變化由兩個因素構成。一是零漂，二是靈敏度漂移。造成環境影響量的因素有溫度、濕度、氣壓、電源電壓、電源頻率等。2022/11/22456.穩定性穩定性包括時間穩定度和環境7.EMC所謂EMC是指電磁兼容性，即電子設備在規定的電磁干擾環境中能正常工作，而且也不干擾其他設備的能力。具體的抗電磁干擾、提高電磁兼容能力的方法將在第十二章中介紹。7.EMC所謂EMC是指電磁兼容性，即電子設備在規定的電磁干2022/11/24478.可靠性：可靠性是反映檢測系統在規定的條件下，在規定的時間內是否耐用的一種綜合性的質量指標。

浴盆曲線磨合期又稱早期失效期穩定期又稱偶然失效期失效期又稱衰老失效期期2022/11/22478.可靠性：可靠性是反映檢測系統在2022/11/2448

“老化”試驗：在檢測設備通電的情況下，將之放置于高溫環境

低溫環境

高溫環境……反復循環。老化之后的系統在現場使用時，故障率大為降低。2022/11/2248“老化”試驗：在檢測設備通2022/11/2449某振動傳感器的產品說明書原件如表1-2所示，該傳感器共有幾個參數？主要參數是哪幾個？靈敏度怎么看表1-2EMT220袖珍式測振儀技術參數2022/11/2249某振動傳感器的產品說明書原件如表1-2022/11/2450

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2022/11/2451第一章檢測技術的基本概念

在這一章里，卡卡給大家講一講測量的方法有哪些；測量誤差有哪些；如何克服誤差。卡卡還將與大家一起來學習如何讀懂傳感器的“特性參數表”。2022/11/222第一章檢測技術的基本概念在這一章里2022/11/2452第一節測量的分類

1.什么是靜態測量和動態？

2022/11/223第一節測量的分類1.什么是靜態測量2022/11/2453

對緩慢變化的對象進行測量亦屬于靜態測量。

最高、最低溫度計2022/11/224對緩慢變化的對象進行測2022/11/2454

什么是動態

測量？

地震測量振動波形2022/11/225什么是動態

測量？地震測量2022/11/24552.什么是直接測量和間接測量？電子卡尺2022/11/2262.什么是直接測量和間接測量？電子卡尺2022/11/2456間接測量

對多個被測量進行測量，經過計算求得被測量。

（阿基米德測量皇冠的比重）2022/11/227間接測量對多個2022/11/2457什么是接觸式測量？2022/11/228什么是接觸式測量？2022/11/2458非接觸式測量

例：雷達測速

利用紅外線輻射測量供電變壓器的表面溫度車載雷達測速2022/11/229非接觸式測量2022/11/2459什么是

在線

測量？

在流水線上，邊加工，邊檢驗，可提高產品的一致性和加工精度。2022/11/2210什么是

在線

測量？在流2022/11/2460離線測量

批量產品的質量“人工”離線測量2022/11/2211離線測量批量產品的質量“人工”離線第二節測量誤差及分類

絕對誤差：

Δ=Ax－Ａ0

某采購員分別在三家商店購買100kg大米、10kg蘋果、1kg巧克力，發現均缺少約0.5kg，但該采購員對賣巧克力的商店意見最大，是何原因？第二節測量誤差及分類絕對誤差：某采購相對誤差及精度等級

幾個重要公式：示值相對誤差滿度相對誤差（引用誤差）準確度（精度）相對誤差及精度等級幾個重要公式：示值相對誤差滿度相對誤差準例：用同一臺磅秤測量三個不同重量物體的示值相對誤差的比較，請得出結論！滿度相對誤差相等，示值相對誤差的差別很大例：用同一臺磅秤測量三個不同重量物體的示值相對誤差的比較，請2022/11/2464儀表的準確度等級和基本誤差

例：某指針式電壓表的準確度為2.5級，用它來測量電壓時可能產生的最大滿度相對誤差為2.5%。

某公司生產測量溫度的儀表，滿度誤差均在1.1~1.6％之間，該系列產品屬于哪一級溫度表？

某車間希望測量溫度的儀表滿度相對誤差控制在1.1~1.6％之間，應購買哪一級溫度表？2022/11/2215儀表的準確度等級和基本誤差2022/11/2465例：某指針式萬用表的面板如圖所示，問：用它來測量直流、交流（~）電壓時，可能產生的滿度相對誤差分別為多少？2022/11/2216例：某指針式萬用表的面板如圖所示，問2022/11/2466

例：用指針式萬用表的10V量程測量一只1.5V干電池的電壓，示值如圖所示，問：選擇該量程合理嗎？2022/11/2217例：用指針式萬用表的10V量程測2022/11/2467

用2.5V量程測量同一只1.5V干電池的電壓，與上圖比較，問示值相對誤差哪一個大？2022/11/2218用2.5V量程測量同一只1.1.已知被測電壓的準確值為220V，請觀察并計算圖1-4所示的電壓表上的準確度等級S、滿度值Am、最大絕對誤差Δm、示值Ax、與220V正確值的誤差Δ、示值相對誤差x以及引用誤差m。2.示值相對誤差有沒有可能小于引用誤差？在儀表絕對誤差不變的情況下，被測電壓降為22V，示值相對誤差x將變大了？還是變小了？算一算

1.已知被測電壓的準確值為220V，請觀察并計算圖1-4所卡卡算出來啦1.從圖1-4可知，準確度等級S＝5.0級，滿度值Am＝300V。最大絕對誤差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值Ax＝230V。用更高級別的檢驗儀表測得被測電壓（220V）與示值值的誤差Δ＝10V，示值相對誤差x＝4.3%。引用誤差m＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出廠時所標定的5.0%。2.若絕對誤差

仍為10V，當示值Ax為22V，示值相對誤差x＝（10/22）×100%=45%。與測量220V時相比，示值相對誤差大多啦！

卡卡算出來啦1.從圖1-4可知，準確度等級2022/11/2470誤差產生的因素：

1.粗大誤差

明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差，也叫過失誤差。粗大誤差主要是由于測量人員的粗心大意及電子測量儀器受到突然而強大的干擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數值大小而言，粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。當發現粗大誤差時，應予以剔除。

2022/11/2221誤差產生的因素：

1.粗大誤差2022/11/2471產生粗大誤差的一個例子

2022/11/2222產生粗大誤差的一個例子

在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值與被測量的真值之差，稱為系統誤差。凡誤差的數值固定或按一定規律變化者，均屬于系統誤差。系統誤差是有規律性的，因此可以通過實驗的方法或引入修正值的方法計算修正，也可以重新調整測量儀表的有關部件予以消除。

2.系統誤差：夏天擺鐘變慢的原因是什么？在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量3.隨機誤差

測量結果與在重復條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值之差稱為隨機誤差。也可以采用如下的表達：在同一條件下，多次測量同一被測量，有時會發現測量值時大時小，誤差的絕對值及正、負以不可預見的方式變化，該誤差稱為隨機誤差。

存在隨機誤差的測量結果中，雖然單個測量值誤差的出現是隨機的，既不能用實驗的方法消除，也不能修正，但是就誤差的整體而言，多數隨機誤差都服從正態分布規律。3.隨機誤差測量結果與在重復條件下2022/11/2474

隨機事件與隨機誤差有區別，并不一定符合正態分布規律。

彩票搖獎（無規律可循，不可預測）2022/11/2225隨機事件與隨機誤差有區別，并不一2022/11/2475隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值次數統計2022/11/2226隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值2022/11/2476隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值次數統計2022/11/2227隨機誤差的正態分布規律長度相對測量值2022/11/24774.動態誤差

由心電圖儀放大器帶寬不夠引起的動態誤差

當被測量隨時間迅速變化時，系統的輸出量在時間上不能與被測量的變化精確吻合，這種誤差稱為動態誤差。

2022/11/22284.動態誤差由心電圖儀放大器2022/11/2478第三節傳感器及基本特性

一、傳感器的組成舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器

1-彈簧管2-電位器結合上述工作原理，能否將上圖方框圖中的內容具體化？2022/11/2229第三節傳感器及基本特性一、傳感2022/11/2479電位器式壓力傳感器原理框圖畫出的電位器式壓力傳感器原理框圖如圖所示。

畫一畫2022/11/2230電位器式壓力傳感器原理框圖畫出的電位2022/11/2480彈性敏感元件（彈簧管）

敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并轉換成與被測量有確定關系、更易于轉換的非電量。2022/11/2231彈性敏感元件（彈簧管）2022/11/2481彈簧管放大圖

當被測壓力p增大時，彈簧管撐直，通過齒條帶動齒輪轉動，從而帶動電位器的電刷產生角位移。2022/11/2232彈簧管放大圖當被測壓2022/11/2482壓力傳感器的外形及內部結構2022/11/2233壓力傳感器的外形及內部結構2022/11/2483被測量通過敏感元件轉換后，再經傳感元件轉換成電參量

在右圖中，電位器為傳感元件，它將角位移轉換為電參量——電阻的變化（ΔR）2022/11/2234被測量通過敏感元件轉換后，再經傳感元2022/11/2484

360度圓盤形電位器傳感器(測量角位移)

右圖所示的360度圓盤形電位器的中間焊片為滑動片，右邊焊片接地，左邊焊片接電源。

接地2022/11/2235360度圓盤形電位器傳感器(測量角2022/11/2485二、傳感器的基本特性傳感器的特性很多，卡卡簡單地給大家介紹幾種常用的特性，如：靈敏度、分辨力、分辨率、線性度、穩定性、EMC以及可靠性等。2022/11/2236二、傳感器的基本特性傳感器的特性很多2022/11/24861.靈敏度：

靈敏度是指傳感器在穩態下輸出變化值與輸入變化值之比，用K來表示：

2022/11/22371.靈敏度：靈敏度是指2022/11/2487作圖法求曲線上某一指定點的靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點傳感器特性曲線2022/11/2238作圖法求曲線上某一指定點的靈敏度過程2.分辨力：指傳感器能檢出被測信號的最小變化量。當被測量的變化小于分辨力時，傳感器對輸入量的變化無任何反應。對數字儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認為該表的最后一位所表示的數值就是它的分辨力。一般地說，分辨力的數值小于儀表的最大絕對誤差。右表的分辨力為多少？

2.分辨力：指傳感器能檢出被測信號的最小變化量。當被測量的變2022/11/24893.分辨率：將分辨力除以儀表的滿量程就是儀表的分辨率，分辨率常以百分比或幾分之一表示，是量綱為1的數。

右表的滿量程為199.9A，問：該表的分辨率為多少？

2022/11/22403.分辨率：將分辨力除以儀表的滿量程2022/11/2490